Ugrás a tartalomhoz

A sportmozgások biológiai alapjai I.

Csoknya Mária, Wilhelm Márta (2011)

Pécsi Tudományegyetem, Szegedi Tudományegyetem, Nyugat-Magyarországi Egyetem, Eszterházy Károly Főiskola, Dialóg Campus Kiadó-Nordex Kft.

Sejtosztódás

Sejtosztódás

A sejtmagplasma állománya összetételében hasonlít a cytoplasmáéhoz. Attól eltérően azonban nagy mennyiségben tartalmaz Na+- és Cl -ionokat, riboszómákat, a DNS- és RNS-szintézis közbülső termékeit, valamint kromatin állományt.

A sejtek nyugalmi állapotában a sejt örökítőanyaga a DNS nem tömör szerkezetű, mivel az RNS képződés így egyszerűbb. Ez a laza, de igen nagyméretű DNS-halmaz alkotja a sejtmag kromatinállományát, elektronmikroszkópban sötétebb színű, mint a környezete. A kromatin (DNS) gyöngyfüzérszerű képlet, amelyben szabályosan ismétlődő egységek vannak. Ezeket az egységeket hívjuk nucleosomáknak. A nucleosomákban az egyenes DNS-szakaszokat törzs-testek kötik össze. A törzs-testekben a DNS fonal fehérjékre föltekeredve van jelen.

A sejt élete különböző szakaszokra osztható. A nyugalmi fázis (interfázis) biztosítja a sejtek életműködéseit. Több sejttípus képződése után elveszíti osztódóképességét (pl. idegsejtek, izomsejtek), míg más sejtek továbbra is megőrzik osztódóképességüket (pl. endothelsejtek, a vöröscsontvelő sejtjei, stb.) Az interfázis végén a sejtek átmeneti állapotba kerülnek (gap = rés, G), melyet majd a DNS megkettőződése követ (S-fázis, szintézis). A DNS megkettőződésével két azonos (kettős szálú) DNS-lánc keletkezik. A két szálat egy ponton a centromer tartja együtt. A megkettőződést követően a DNS-ek feltekerednek, egyre tömörebbé, kompaktabbá válnak. A folyamat végén egy kromoszóma két kromatidából áll (2.2. ábra, A. kép). A két kromatida molekuláris szerkezetét tekintve megegyezik. Az egy centromerhez tartozó kromatidákat testvér-kromatidáknak nevezzük.

A kromoszómák száma fajra jellemző és állandó. A testi sejtek kromoszómakészlete diploid (2n), amely azt jelenti, hogy minden kromoszómából egy apai és egy anyai eredetű. Ezeket nevezzük homológ kromoszómáknak. A homológ kromoszómák molekuláris szerkezete nem teljesen azonos, de a DNS azonos szakaszai ugyanazon tulajdonságok kialakításáért felelősek (pl. szemszín, hajszín, fülalak, stb.). Az ember diploid kromoszómakészlete 23 pár homológ kromoszómából áll (46 kromoszóma, 2n = 23). A homológ kromoszóma-párok különböző méretű kromoszómákból épülnek fel. Ha egy sejt valamennyi kromoszómáját (homológ kromoszóma-párját) láthatóvá tesszük, a sejt kariotípusát vizsgáljuk. A homológ kromoszómák közül egy pár a nemi jellegekért felelős (nemi kromoszómák). Emberben az XX kromoszómapár a női, az XY kromoszómapár a férfi nemi jellegek kialakulását biztosítja.

A sejtmagban található meg a magvacska ( nucleolus). A nyugvó sejtmagban általában kettő nucleolus található. Ha a sejtben intenzív fehérjeszintézis folyik a nucleolus mérete nő. Szerkezete kompaktabb, mint a sejtmagé. Itt történik pl. a ribosomák szintézise. A kész ribosoma vagy a magban tárolódik, vagy a magpórusokon keresztül a cytoplasmába kerül.

A sejtciklusok hossza a sejtek típusától függ. Egy ciklus az osztódás végétől a következő osztódás elejéig tart. Ha az osztódás után a sejt növekedési és differenciálódási szakaszba kerül (G0-fázis) és ott állandósult marad, nem fog többé osztódni. Lehetséges azonban, hogy viszonylag hosszú nyugalmi szakasz után a sejt G1-fázisba lép. Ez a DNS-szintézisét előkészítő fázis, egyben átmenet a sejtosztódás felé.

A sejtosztódásnak két típusát ismerjük. A mitózist, amely „számtartó osztódás” és a testi sejtekre jellemző, valamint a meiozist, mely „számfelező sejtosztódás” és az ivari sejtekre jellemző. Mindkét osztódásnak szakaszai vannak. A sejtosztódás és így a szakaszok időintervalluma is különböző lehet. Az egyes fázisok a kromoszómákra jellemző események alapján különíthetőek el egymástól.

Mitózis

A profázisban a kromatin állomány fokozatos tömörödése (2.2. ábra, B. kép; kondenzáció) jellemző A kromatida képződés minden egyes kromoszómán egyedi. A kromoszóma képződéssel párhuzamosan a nucleolusok és nucleusok lassú felbomlása történik.

2.2. ábra - A mitózis. Insert: A kromoszóma megkettőződésének nagyított képe

A mitózis. Insert: A kromoszóma megkettőződésének nagyított képe

A centriolumok lassan a sejt két pólusára vándorolnak, majd létrehoznak egy osztódási sugárrendszert (pólussugarak), amelyek microtubulusok ezreiből jönnek létre.

A metafázisban befejeződik a kromoszómaképződés, a centromerek két kromatidát tartanak egyben. A centriolumok microtubulusai a kromoszómák centromerjével kapcsolódnak össze. Minden centromerhez külön microtubulusok futnak. Ezek a microtubulusok mint orsók, mindkét centriolummal összekötik ugyanazt a kromoszómát. Az így kialakult orsófonalak a kromoszómákat a sejt egyenlítői síkjában egyenes lappá rendezik.

Az anafázisban a testvérkromatidák szétválnak (a centromernél elválnak egymástól), és a pólustubulusok mentén, a sejt két pólusa felé haladnak. A centriolumnál a microtubulusok folyamatosan szétesnek, emiatt egyre rövidebbé válnak. A rövidülő microtubulusok segítségével a kromatidák a sejt két pólusához jutnak.

A telofázisban a mitótikus osztódás befejeződik, a sejt felkészül a nyugvó fázisára. A két kromoszóma-csoport körül felépül a sejtmagmembrán az endoplasmás reticulum membránjának segítségével. Ezután a sejt egyenlítői síkjában felépül a sejtmembrán is. A két sejt elválik egymástól, mégpedig úgy, hogy aktin fonalakból álló gyűrű képződik a két utódsejtben, s ez elhúzza őket egymástól.

A mitózis végére a kromoszómák megkettőződésének és teljesen egyenletes megoszlásának következtében a két utódsejt genetikai állománya elméletileg tökéletesen megegyezik.

Meiozis

Az ivarsejtekre jellemző osztódási forma a meiozis. Ha két ivarsejt diploid kromoszómakészlettel egyesülne, a sejtek genetikai állománya minden megtermékenyítést követően megkettőződne. A sejtek kromoszómaszáma tehát a meiozis folyamán redukálódik (megfeleződik).

A meiozis két főszakaszra bontható. Az első főszakasz profázisában a kromatidák megkettőződése és a kromoszómák kialakulása a folyamat kezdete (2.3. ábra). A

2.3. ábra - A meiozis

A meiozis

profázis akár több hétig vagy hónapig is tartó folyamat lehet. A kromoszómák az egyenlítői síkba rendeződnek, majd a homológ kromoszómák párokat képeznek. Az azonos kromatidák egymásra fekszenek tetrádot képezve. A tetrádban tehát két apai és két anyai kromatidát találunk. A homológ kromoszómák egymáshoz tapadó kromatidáiban génkicserélődés jöhet létre (átkereszteződés, crossing over). Az átkereszteződés úgy zajlik, hogy a homológ kromoszómák elválásakor az egyes kromatida pontokon összetapadt részek elválása késik, az összetapadt darabok leszakadnak a kromatidáról, majd a homológ kromoszóma megfelelő kromatida-szakaszához forrnak. A véletlenen múlik, hogy leszakadnak-e esetleg egész kromatidák a crossing over során, vagy csak kisebb szakaszok, esetleg a kromatidák változatlanok maradnak. A profázis végére a kromatidák tovább zsugorodnak, majd a maghártyára tapadnak.

A metafázis és az anafázis a mitózishoz hasonlóan zajlik. A maghártya és a nucleolus felbomlik, a tetramerek a sejt egyenlítői síkjába rendeződnek. Közben kialakulnak az orsófonalak, a centriolumok felől megindul a microtubulusok rövidülése. A meiozisban azonban a tetramer úgy válik szét, hogy a sejt két pólusa felé egész kromoszómák vándorolnak.

A kromoszómák vándorlása után nem alakul ki egy nyugalmi telofázis, nem jön létre két különálló sejtmag és sejt, hanem a nagyon rövid telofázist egy nagyon rövid interfázis követi. Az interfázist követően a meiozis második főszakaszának profázisa zajlik. A második főszakasz gyakorlatilag egy szabályos mitózis. Mivel azonban az első főszakaszban kromoszómák vándoroltak a sejt két pólusára és ezzel a diploid kromoszómaszám haploiddá változott, a második főszakaszban a haploid kromoszómaszám megmarad. A szakasz végére a telofázisban nem kettő, hanem négy utódsejt képződik.

A genetikai állandóságot tehát a mitózis, míg a génállomány változását és ezzel a nagyfokú változatosságot egy fajon belül is a meiozis teszi lehetővé.